התנגדות קרקע: טבלת ערכים ממוצעים ויישום למטרות שונות

התכונות הפיזיקליות-כימיות של השכבות העליונות של כדור הארץ, שבהן זורמים הזרמים של מתקנים חשמליים, משפיעות על מצבם של מבני מתכת תת-קרקעיים. בעת תכנון והתקנה של חלקי צינורות ואלקטרודות קרקע, נדרש ידע על המוליכות החשמלית של הקרקע. מדד התנגדות הקרקע הוא בעל חשיבות רבה. פרמטר זה קובע את רמת סכנת קורוזיה עבור מוצרי מתכת קבורים.

מושגים והגדרות כלליים

תכונות הקרקע המאפשרות הולכת זרם תלויות במבנה ובתוכן של המרכיבים השונים. ההשפעה השולטת על ההתנגדות של אלקטרודות קרקע מופעלת על ידי שכבות הקרקע העליונות בעומק של 20 עד 25 מ' מבודדים בצורת סיליקה, אלומינה ואבן גיר נאלצים לפעול כמוליך מה שנקרא. תמיסת אדמה שבה מלחים ולחות מסתובבים בין החלקים המוצקים של דיאלקטריים. זה מוביל להופעתה של מוליכות יונית של הקרקע, והיא נבדלת מהמוליכות האלקטרונית של מתכות על ידי מתן התנגדות גדולה יותר לזרם חשמלי.

הפעילות הקורוזיבית של כדור הארץ נקראת יכולתו לאינטראקציות פיזיות וכימיות הרסניות עם מתכות. לחות, נקבוביות, חומציות וחדירויות של הקרקע, נוכחות של תרכובות אורגניות ומוצרי פסולת חיידקים, מינרליזציה, הרכב כמותי ואיכותי של מלחי אלקטרוליטים יכולים להגדיל או להקטין את זה פעילות.

התנגדות קרקע, או פשוט התנגדות, מסומנת באות היוונית ρ ומגדירה את המאפיינים ביחס למוליכות חשמלית. הוא מאפיין את יכולת הקרקע להתנגד לתנועת מטענים חשמליים (זרימת זרם) במוליך קונבנציונלי עם שטח חתך של 1 מ"ר. מטר ואורך 1 מטר. יחידת המדידה של המחוון היא Ohm · m.

כדי לקבוע את הערך של התנגדות הקרקע, ישנן שתי דרכים עיקריות:

• שיטת אלקטרודת בקרה (משמשת בתכנון של התקני הארקה בודדים). לשם כך, מתבצעת דגימה, התואמת לממדים של מתקן ההארקה העתידי, וטבולה באדמת הבדיקה. לאחר מכן מניחים שם זוג אלקטרודות עזר ונמדדת ההתנגדות לזרם המתפשט ממכשיר הבקרה.
• שיטה של ​​ארבע אלקטרודות. הם מורידים לקרקע במרחק של 2 עד 4 מטרים אחד מהשני עד לעומק של עד 1/20 ממרחק זה. הערך הנמדד בצורה זו מתאים לעומק שאליו מרווחות האלקטרודות.

ישנם גם מכשירים מיוחדים בעלי דיוק גבוה לניתוח פעילות הקרקע. הם מאפשרים לך לעבוד לא רק במעבדה, אלא גם בשטח.

השפעה של גורמים שונים

הרכב כדור הארץ, גודל, תצורה ודחיסות המיקום של שבריו, תכולת הלחות והטמפרטורה, תכולת המסיסים רכיבים כימיים (מלחים, חומצות, אלקליות, שאריות מרקיבות של זיהומים אורגניים) משתקפים בערך הרמה מוליכות חשמלית. כל הפרמטרים הללו משתנים בהתאם לעונה, ולכן גם תכונות הקרקע משתנות, ובטווח רחב.

בקיץ יבש וחם שכבות הקרקע העליונות מתייבשות, קופאות בחורף, בשני המקרים העמידות להתפשטות הזרם עולה משמעותית. אז, בעומק של 30 ס"מ, עם ירידה בטמפרטורת האוויר מ-0 מעלות צלזיוס למינוס 10 מעלות צלזיוס, ההתנגדות החשמלית הספציפית של האדמה עולה פי 10, ובעומק של 50 ס"מ - פי 3. זה מאפשר להעריך את קורוזיביות הקרקע ולקבל נתונים ראשוניים לבחירת מבנה הארקה יעיל או תכנון ציוד מיגון חשמלי למבנה תת קרקעי.

על סמך זה, מידת המאכל של קרקעות מחולקת לקבוצות, מידע לגביו ניתן בטבלה:

פעילות קורוזיבית	התנגדות חשמלית ספציפית, Ohm m
נָמוּך	יותר מ 100
מְמוּצָע	מ-20 עד 100
מוּגדָל	מ-10 עד 20
גָבוֹהַ	מ-5 עד 10
גבוה מאוד	עד 5

ההתנגדות החשמלית של הקרקע משפיעה ישירות על עבודת ההתקנה: ככל שהערך שלה נמוך יותר, כך קל יותר להתקין התקני הארקה, וזה מפחית את עלויות הכסף ואת עלויות העבודה.

ואכן, על מנת להתנגד ביעילות להתפשטות הזרם בעת ארגון הארקה של מתקן לייצור חשמל, ציוד חימום או הגנה מפני ברקים באדמה עם התנגדות נמוכה, מוליכים הארקה קטנים משמעותית גודל.

תפקידם של ערכי טבלת פרמטרים

בעת חישוב מכשיר הארקה, מעצבים מעוניינים במידע על התכונות המוליכות החשמליות של הקרקע. עבור הערכה ראשונית, הערכים הממוצעים שלהם משמשים, אך לצרכים של בנייה ספציפית, המאפיינים של אלקטרודות קרקע מחושבים מחדש. נתונים ראשוניים מתקבלים באמצעות מדידות בקרה ועבודות סקר, חידוד הפרמטרים של עמידות הקרקע עבור טריטוריה מסוימת.

טבלת הערכים המשוערים נראית כך:

שם האדמה	התנגדות חשמלית ממוצעת, Ohm m
בַּזֶלֶת	2 אלף.
אבן חול	1 אלף.
פצלית קישמית	800
חוֹל	500
סנדי לום	300
אבן גיר נקבובית	180
פֶּחָם	150
טִין	80
חֶרֶס	60
צ'רנוזם	50
אדמת גן	40
Il	30
כָּבוּל	25
מִלְחִית	20

קרקעות כגון חימר, אדמה שחורה, טיט (כלומר. נ. טוב) בעלי התנגדות חשמלית נמוכה. מדדי חול תלויים במידה רבה בתכולת הלחות ונעים בין 10 ל-4 אלף. אוהם מ. במקרה של קרקעות סלעיות, הספירה היא כבר באלפים, עבור אבן כתוש - משלושת עד חמשת אלפים, ולסלעי גרניט - 20 אלף. אוהם מ.

המצב קשה במיוחד עם קרקעות פרמפרוסט, מכיוון שירידה בטמפרטורה מגבירה באופן דרמטי את ההתנגדות שלהן. לדוגמה, עבור אותו חצץ ב-+10 מעלות צלזיוס זה שווה ל-80 אוהם מ', ובמינוס 10 מעלות צלזיוס זה כבר מגיע לאלף. אוהם מ. בחורף, מונוליט הקרקע קופא לעומק של קילומטרים, ובקיץ הפשרה של השכבות העליונות מתרחשת מטרים ספורים בלבד.

השפעת תכונות הקרקע על הארקה

ירידה בערכי ההתנגדות החשמלית הספציפית של הקרקע יוצרת תנאים נוחים יותר להתפשטות מטען חשמלי. ספיגת זרמי דליפה ופריקות ברק מגן בצורה מהימנה על מבני מתכת קבורים. זה מונע פציעות חשמליות לעובדים ותקלות של מכשירים אחרים.

מתקני תקשורת ורשתות, תחנות חשמל ומוסדות רפואיים עם ציוד עתיר אנרגיה דורשים ערכים נמוכים יותר של ההתנגדות של אלקטרודות הארקה מאשר מרכיבי הרשת החשמלית בצורה של קווי חשמל ומגורים פשוטים בבית. ההתקנה והשימוש הבטוח שלהם מוסדר על ידי ה-PUE ותקנים רבים בתעשייה, והנורמות מצוינות בתיעוד הנלווה עבור המכשירים המותקנים.

בכל אזורי האקלים, אותן תופעות טבע משפיעות על הקרקע בדרכים שונות, מה שבא לידי ביטוי במקדמים המיוחדים של הקפאה, לחות ועונתיות. כאשר האדמה נרטבת, ההתנגדות שלה יורדת פי כמה, וכאשר היא קופאת היא עולה. למקדם הלחות יש השפעה משמעותית על ההתנגדות החשמלית הספציפית של הקרקע. הוא משמש לתיקון מדידות במקומות של מכשיר ההארקה המתוכנן. במקרים מסוימים:

1. האדמה רוויה יתר על המידה בלחות - הרבה משקעים ירדו. המחוון הנמדד מתאים למינימום האפשרי.
2. לאדמה יש תכולת לחות ממוצעת - המשקעים לא היו רבים. המדידות הן גם ממוצעות.
3. האדמה יבשה - מעט משקעים. התוצאה של מדידות עמידות בקרקע היא מקסימלית.

הגידול בגודל של התקני הארקה מפחית את התלות של המבנה בתופעות אקלימיות.

זאת בשל העובדה שהזרם מתפשט לעומק המתאים לממדים האופקיים של האלקטרודה הארקה, וכן ההשפעה העיקרית נופלת על השכבות הפנימיות של הקרקע, שיש להן סגולה נמוכה במתכוון הִתנַגְדוּת.

דרכים לקבל את הפרמטרים הנדרשים

מתגי הארקה בעיצוב מסורתי מורכבים מסט של אלקטרודות אנכיות ואופקיות ומותקנים בקרקעות "טובות" ללא בעיות. לאלקטרודות אנכיות יש יתרונות רבים, מכיוון שעם עומק הולך וגדל:

• מאפייני הקרקע יציבים יותר;
• תנודות עונתיות הופכות את עצמן לפחות מורגשות;
• תכולת הלחות עולה וגם מפחיתה את ההתנגדות.

אלקטרודות אופקיות משמשות לצרכי חיבור, אך הן יכולות לשמש גם כאלמנטים עצמאיים, כאשר בדרך כלל אי ​​אפשר להרכיב מתגי הארקה אנכיים או מכשיר מסוים מבנים. בתנאים קריטיים של פרמאפרוסט או קרקעות כבדות, התקנת הארקה קלאסית אינה יעילה. המצב הספציפי של השטח ידרוש מכשירי הארקה ענקיים, וכתוצאה מתופעת הפליטה, האלקטרודות יחזיקו מעמד באדמה לא יותר משנה.

כדי לפתור את הבעיות הללו מומחים פיתחו מספר טכניקות:

• הכמויות הנדרשות של קרקעות "רעות" מוסרות ומוחלפות ב"טובות": פחם או חימר. במקרה של פרמאפרוסט, ההשפעה של זה תהיה קצרת טווח, שכן גם האדמה החלופית מתקשה במוקדם או במאוחר.
• באזורים עם עמידות קרקע נמוכה, מתקנים הארקה מרוחקים מותקנים במרחק של עד 2 ק"מ מהמקור הראשי.
• משתמשים בתרכובות כימיות - מלחים ואלקטרוליטים. נתרן כלורי (מלח שולחן נפוץ), סידן כלורי, נחושת גופרתית (סולפט נחושת) מפחיתים עמידות של אדמה מקפיאה, אבל דורשים חידוש לאחר זמן קצר (מ 2 עד 4 שנים), כי. רגישים לשטיפה.

הפתרון הטוב ביותר לבעיה הוא יצירת מתחם הארקה אלקטרוליטי. הוא משלב לטובה עיבוד אדמה כימי והחלפת אדמה. לשם כך, נעשה שימוש באלקטרודות אלקטרוליטיות, אשר מלאות בתערובת מוכנה של מלחים מינרליים ומפוזרות באופן שווה על חלל העבודה. תהליך השטיפה של ריאגנטים הופך ליציב יותר בגלל השימוש בחומר מילוי מיוחד ליד אלקטרודה, המגדיל את שטח המגע עם האדמה. זה מאפשר לפתור את הבעיות של התקנת אלקטרודות קרקע מסורתיות, מקטין באופן משמעותי את גודל וכמות הציוד, ומפחית את היקף עבודות הבנייה הכלליות.

יישום בפועל

רמת המוליכות החשמלית של כדור הארץ היא ערך משתנה. ערכו מושפע מגורמים שונים, ביניהם העיקריים הם לחות, טמפרטורה, מבנה וחדירות אוויר. בעת התקנת התקן הארקה, נדרש מידע אמין על מקומות עבודת הבנייה. כדי להבטיח שההתנגדות של האלקטרודה הארקה לא תעלה על הנורמה המותרת, יש צורך לייעד במדויק את הגבולות שבהם היא יכולה להשתנות.

כל הנתונים לצרכי התכנון מתקבלים באמצעות סקרים גיאולוגיים ומדידות באובייקט ספציפי. התוצאות המתקבלות כפופות לתיקון בהתחשב בעונה, מכיוון שיש להבטיח את הערכים המנורמלים בתנאים הקריטיים ביותר. ורק אם מתברר שאין אפשרות להיקשר לשטח מסיבות שונות, משתמשים בטבלאות ייחוס, בעוד שהחישוב תמיד יהיה אינדיקטיבי.